專(zhuān)利名稱(chēng)：一種快速實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)土石料填筑壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損方法及其評(píng)價(jià)裝置的制作方法
一種快速實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)土石料填筑壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損方法及其評(píng)價(jià)裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水利土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及土石料填筑質(zhì)量評(píng)價(jià)問(wèn)題，特別涉及采用重型振動(dòng)輾壓實(shí)技術(shù)的土石料的快速實(shí)時(shí)無(wú)損的評(píng)價(jià)方法及其評(píng)價(jià)裝置。
背景技術(shù)：
隨著大型振動(dòng)輾的出現(xiàn)，使得壓實(shí)的土石料具有較高的強(qiáng)度和變形模量，促進(jìn)了現(xiàn)代碾壓式高土石壩的飛速發(fā)展。但如何方便快速地對(duì)土石料的密實(shí)程度進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)與評(píng)價(jià)筑壩材料的密實(shí)程度，卻始終不盡如人意。
現(xiàn)階段粘土或者礫質(zhì)粘土均采用壓實(shí)度進(jìn)行控制，粗粒料用相對(duì)密度指標(biāo)控制。在應(yīng)用過(guò)程中需要不斷的通過(guò)挖坑測(cè)試碾壓過(guò)程中的干密度，進(jìn)行壓實(shí)評(píng)價(jià)，精度較低且對(duì)施工干擾過(guò)大。若采用一定碾壓遍數(shù)進(jìn)行控制土石料壓實(shí)質(zhì)量的好壞，則顯得過(guò)于籠統(tǒng)和粗糙?；谕潦?土石體)壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損檢測(cè)和控制技術(shù)成為進(jìn)一步發(fā)展壓實(shí)技術(shù)發(fā)展的瓶頸，諸多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的研究，一直致力于尋找一種快速無(wú)損有效的評(píng)價(jià)方法。1974年Heinz Thurner博士研究了通過(guò)碾壓機(jī)械上安置加速度傳感器來(lái)檢測(cè)土石料壓實(shí)狀態(tài)，研究結(jié)果表明第一諧波振幅激振頻率下的振幅比、壓實(shí)效果與土石料剛度密切相關(guān)。Geodynamik公司研制以CMV值進(jìn)行控制的土石料的壓實(shí)狀態(tài)，Bomag公司研制以可以反映出連續(xù)壓實(shí)能量Omega值的檢測(cè)系統(tǒng)，后續(xù)提出表征土石料動(dòng)態(tài)模量的參數(shù)——振動(dòng)模量。A_ann公司基于上述成果將土石料的剛度參數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，碾壓過(guò)程中土石料剛度的連續(xù)測(cè)定，視為土石壓實(shí)質(zhì)量控制的重大突破。然而土石料的剛度取決于加載面積，對(duì)于彈性材料來(lái)說(shuō)，不同加載面積測(cè)得的結(jié)果不同。因此，剛度不能準(zhǔn)確表征土石料的特性，且振動(dòng)輾測(cè)得土石料剛度與現(xiàn)場(chǎng)碾壓土石料間的關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。振動(dòng)輾和土石料的相互作用表現(xiàn)出高度非線(xiàn)性。振動(dòng)輾測(cè)得的剛度與土石料厚度有關(guān)，并且還有可能與土石料下墊材料的性能有關(guān)，與激振力和激振頻率有關(guān)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題的不足，提出一種快速實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)土石料壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損方法，該方法能夠快速準(zhǔn)確而且便捷無(wú)損地確定被碾壓土石料的密實(shí)程度。
本發(fā)明為解決·上述技術(shù)問(wèn)題提出的技術(shù)方案如下:一種快速實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)土石料填筑壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損方法，包括以下步驟:第一步、在任一型號(hào)的振動(dòng)碾通過(guò)振動(dòng)輪碾壓待測(cè)土石料過(guò)程中，根據(jù)振動(dòng)碾相關(guān)參數(shù)計(jì)算振動(dòng)碾傳遞到被輾壓待測(cè)土石料的連續(xù)壓力F ;第二步、通過(guò)拾振傳感器計(jì)算振動(dòng)輪的位移2,所述振動(dòng)輪的位移Γ的方向與振動(dòng)輪和待測(cè)土石料接觸中心的法線(xiàn)方向相同，根據(jù)第一步中得出的連續(xù)壓力F和振動(dòng)輪的位移Z計(jì)算一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)振動(dòng)輪傳遞到被輾壓待測(cè)土石料的連續(xù)壓實(shí)能量A ;第三步、建立壓實(shí)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的等效評(píng)判準(zhǔn)則:預(yù)設(shè)作為評(píng)價(jià)壓實(shí)指標(biāo)的壓實(shí)指標(biāo)閾值Ya ; Ta為滿(mǎn)足規(guī)定密實(shí)度要求的土石料與該相同型號(hào)的振動(dòng)碾對(duì)應(yīng)的壓實(shí)能量4 ;評(píng)判時(shí):當(dāng)待測(cè)土石料的連續(xù)壓實(shí)能量穩(wěn)定且小于等于壓實(shí)指標(biāo)閾值時(shí)，則說(shuō)明待測(cè)土石料的碾壓層已經(jīng)密實(shí)，滿(mǎn)足規(guī)定的密實(shí)度要求，停止振動(dòng)碾壓。
優(yōu)選的:在第一步中，在振動(dòng)輾壓過(guò)程中，振動(dòng)輾傳遞到被壓實(shí)土石料的連續(xù)壓力φ 力:
權(quán)利要求
1.一種快速實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)土石料填筑壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損方法，其特征在于，包括以下步驟:第一步、在任一型號(hào)的振動(dòng)碾通過(guò)振動(dòng)輪碾壓待測(cè)土石料過(guò)程中，根據(jù)振動(dòng)碾相關(guān)參數(shù)計(jì)算振動(dòng)碾傳遞到被輾壓待測(cè)土石料的連續(xù)壓力F ;第二步、通過(guò)拾振傳感器計(jì)算振動(dòng)輪的位移Γ，所述振動(dòng)輪的位移Z的方向與振動(dòng)輪和待測(cè)土石料接觸中心的法線(xiàn)方向相同，根據(jù)第一步中得出的連續(xù)壓力F和振動(dòng)輪的位移Z計(jì)算一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)振動(dòng)輪傳遞到被輾壓待測(cè)土石料的連續(xù)壓實(shí)能量毛；第三步、建立壓實(shí)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的等效評(píng)判準(zhǔn)則:預(yù)設(shè)作為評(píng)價(jià)壓實(shí)指標(biāo)的壓實(shí)指標(biāo)閾值尾；無(wú)為滿(mǎn)足規(guī)定密實(shí)度要求的土石料與該相同型號(hào)的振動(dòng)碾對(duì)應(yīng)的壓實(shí)能量A ;評(píng)判時(shí):當(dāng)待測(cè)土石料的連續(xù)壓實(shí)能量穩(wěn)定且小于等于壓實(shí)指標(biāo)閾值時(shí)，則說(shuō)明待測(cè)土石料的碾壓層已經(jīng)密實(shí)，滿(mǎn)足規(guī)定的密實(shí)度要求，停止振動(dòng)碾壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述快速實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)土石料填筑壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損方法，其特征在于:在第一步中，在振動(dòng)輾壓過(guò)程中，振動(dòng)輾傳遞到被壓實(shí)土石料的連續(xù)壓力F為:F = TnaTJ1-MdZ +murum2 cosm￡ + mdg+ mfg,0},式中％為振動(dòng)輪的質(zhì)量；￡為振動(dòng)輪的加速度 為振動(dòng)輪內(nèi)部偏心塊的質(zhì)量力偏心塊的偏心距； 為偏心塊轉(zhuǎn)動(dòng)的角頻率代表振動(dòng)輾激振力的大??；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述快速實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)土石料填筑壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損方法，其特征在于:在第二步中Ea的計(jì)算方法為，由于連續(xù)壓力i 和振動(dòng)輪的位移Z之間的關(guān)系近似為橢圓曲線(xiàn)，則以該橢圓的圓心作為原點(diǎn)，以振動(dòng)輪的位移Z作力軸，以連續(xù)壓力^作為^軸建立直角坐標(biāo)系，則與::所圍成的面積為振動(dòng)輾傳給被壓實(shí)土石料的有效壓實(shí)能量4,令
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述快速實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)土石料填筑壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損方法，其特征在于:所述壓實(shí)指標(biāo)閾值ξ和振動(dòng)輾的選型方法為:第一步、通過(guò)選取某一型號(hào)的振動(dòng)碾碾壓土石料，且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)算振動(dòng)輾有效連續(xù)壓實(shí)能量&值；第二步、通過(guò)檢測(cè)該壓實(shí)的土石料粗粒料的相對(duì)密度，細(xì)土料的壓實(shí)度，判斷其是否達(dá)到滿(mǎn)足規(guī)定的密實(shí)度要求；第三步、振動(dòng)輾的選型，若滿(mǎn)足規(guī)定的密實(shí)度要求，則該A值為該型號(hào)的振動(dòng)碾碾的壓實(shí)指標(biāo)閾值Ta ;若該被碾壓土石料無(wú)法滿(mǎn)足密實(shí)程度要求，說(shuō)明振動(dòng)輾的壓實(shí)功能對(duì)于該土石料而言偏小，需選用更大的壓實(shí)功能的振動(dòng)輾或者調(diào)整振動(dòng)輾的振動(dòng)壓實(shí)參數(shù)(振動(dòng)頻率和振幅)，再通過(guò)上述第一、第二步確定振動(dòng)輾的壓實(shí)指標(biāo)閾值I。
5.一種基于權(quán)利要求I所述的快速實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)土石料填筑壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損方法的評(píng)價(jià)裝置，其特征在于包括振動(dòng)碾、拾振傳感器、計(jì)算機(jī)人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)、連續(xù)壓實(shí)能量A計(jì)算單元、壓實(shí)指標(biāo)閾值確定單元以及評(píng)判單元；所述振動(dòng)碾用于振動(dòng)碾壓土石料；所述拾振傳感器用于測(cè)量計(jì)算振動(dòng)碾的振動(dòng)輪的位移z ;所述計(jì)算機(jī)人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)用于輸入振動(dòng)碾的壓實(shí)參數(shù)，并將該參數(shù)傳送給連續(xù)壓實(shí)能量Ea計(jì)算單元以及壓實(shí)指標(biāo)閾值確定單元，同時(shí)用于顯示評(píng)判單元輸送的信息；所述連續(xù)壓實(shí)能量A計(jì)算單元用于根據(jù)振動(dòng)輾參數(shù)以及振動(dòng)輪的位移z計(jì)算連續(xù)壓實(shí)能量毛值，并傳送給評(píng)判單元；所述壓實(shí)指標(biāo)閾值確定單元用于根據(jù)滿(mǎn)足規(guī)定密實(shí)度要求的土石料以及振動(dòng)輾參數(shù)計(jì)算出其壓實(shí)能量，并將該壓實(shí)能量I作為評(píng)價(jià)壓實(shí)指標(biāo)的壓實(shí)指標(biāo)閾值，并將該壓實(shí)指標(biāo)閾值傳送給評(píng)判單元；所述評(píng)判單元用于根據(jù)5^和Ia值進(jìn)行評(píng)判，當(dāng)Ea小于等于Ya時(shí)，所述評(píng)判單元向計(jì)算機(jī)人機(jī)對(duì)話(huà)平臺(tái)輸送碾壓層已經(jīng)密實(shí)，停止振動(dòng)碾壓信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)土石料填筑壓實(shí)質(zhì)量的無(wú)損方法及其評(píng)價(jià)裝置，屬于水利土木工程技術(shù)領(lǐng)域。本方法基于振動(dòng)輾振動(dòng)壓實(shí)原理，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振動(dòng)輾傳給被碾壓土石體的有效壓實(shí)能量，通過(guò)建立常用壓實(shí)指標(biāo)(相對(duì)密度、壓實(shí)度等)對(duì)應(yīng)的等效能量(閥值)評(píng)判準(zhǔn)則，判斷土石料的密實(shí)程度。本方法不僅能夠快速準(zhǔn)確確定被碾壓土石料的密實(shí)程度，而且能夠便捷無(wú)損地確定被碾壓土石料的密實(shí)程度。
文檔編號(hào)E02D1/00GK103255755SQ201310157908
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者朱晟, 石永超 申請(qǐng)人:河海大學(xué)